Патологическая физиология как фундаментальная наука и учебная

ПАТОЛОГИЧЕСКАЯ ФИЗИОЛОГИЯ КАК ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ НАУКА И УЧЕБНАЯ

ДИСЦИПЛИНА

ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ПАТОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИОЛОГИИ.

НАСЛЕДСТВЕННЫЕ ФОРМЫ ПАТОЛОГИИ

Стартовым звеном патогенеза наследственных заболеваний являются мутации, т.е. нарушение структуры генов, хромосом или изменение их числа. В зависимости от уровня организации генетического материала (ген, хромосома, геном) говорят о мутациях генных, хромосомных и геномных.

Причинами мутаций могут быть различные факторы – мутагены. Их классифицируют по происхождению (источнику):

o Экзогенные (радиационное излучение, алкилирующие агенты, окислители, многие вирусы);

o Эндогенные (мутации могут возникать под влиянием свободных радикалов, продуктов липопероксидации, образующихся в процессе жизнедеятельности организма).

По природе мутагены бывают:

Ø Физические (ионизирующее излучение, ультрафиолетовое излучение, чрезмерно высокие или низкие температуры);

Ø Химические (сильные окислители и восстановители, алкилирующие агенты, пестициды, ароматические углеводороды, цитостатики, иммунодепрессанты);

Ø Биологические (вирусы кори, краснухи, гриппа).

По причине мутации бывают:

· Спонтанные мутации возникают под влиянием естественных мутагенов экзо- или эндогенного происхождения, без специального (целенаправленного) вмешательства человека. Спонтанные мутации возникают в результате действия химических веществ, образующихся в процессе метаболизма; воздействия естественного фона радиации или УФ-излучение; ошибок репликации и тд;

· Индуцированные мутации вызваны направленным воздействием факторов внешней и внутренней среды (например, в эксперименте с целью изучения механизмов мутагенеза и /или его последствий).

По виду клеток, в которых произошла мутация:

v Гаметические мутации – мутации в половых клетках. Они наследуются потомками и обнаруживаются во всех клетках организма.

v Соматические мутации – мутации в неполовых (соматических) клетках – проявляются у того индивида, у которого они возникают. Они передаются при делении только дочерним клеткам и не наследуются следующим поколением индивида.

Генные мутации

По характеру изменений в составе гена различают следующие типы мутаций:

· Делеции – утрата сегмента ДНК размером от одного нуклеотида до гена.

· Дуплекации – удвоение или повторное дублирование сегмента ДНК от одного нуклеотида до целых генов.

· Инверсии – поворот на 180º сегмента ДНК размером от двух нуклеотидов до фрагмента, включающего несколько генов.

· Инсерции – вставка фрагментов ДНК размером от одного нуклеотида до целого гена.

· Трансверсии – замена пуринового основания на пиримидиновое или наоборот в одном из кодонов

· Транзиции – замена одного пуринового основания на другое пуриновое или одного пиримидинового на другое в структуре кодона.

По последствиям генные мутации классифицируют на:

· Нейтральные мутации (молчащие мутации) – мутация не имеет фенотипического выражения;

· Миссенс-мутации – замена нуклеотида в кодирующей части гена приводит к замене аминокислоты в полипептиде (например, синдром Марфана, гемоглобинопатия S)

· Нонсес-мутации – замена нуклеотида в кодирующей части гена приводит к образованию кодона- терминатора (стоп-кодона) и прекращению трансляции (например, фенилкетонурия)

· Регуляторные мутации – мутация в 5´ или 3´-нетранслируемых областях гена, такая мутация нарушает экспрессию гена.

· Динамические мутации – мутации, обусловленные увеличением числа тринуклеотидных поворотов в функционально значимых частях гена. Такие мутации могут привести к торможению или блокаде транскрипции, приобретению белковыми молекулами свойств, нарушающий их нормальный метаболизм.

Хромосомные аберрации

Хромосомные мутации характеризуются изменением структуры отдельных хромосом. Различают внутрихромосомные, межхромосомные и изохромосомные аберрации.

1. Внутрихромосомные аберрации – аберрации в пределах одной хромосомы. К ним относя делеции, инверсии и дупликации.

· Делеция – утрата одного из участков хромосомы, что может стать причиной нарушения эмбриогенеза и формирования множественных аномалий развития (например, делеция в регионе короткого плеча 5 хромосомы приводит к недоразвитию гортани, ВПР сердца, отставанию умственного развития). Этот симптомокомплекс обозначен как синдром кошечьего крика, поскольку у больных детей из-за аномалий гортани плач напоминает кошачье мяуканья.

· Инверсия – встраивание фрагмента хромосомы на прежнее место после поворота на 180º. В результате нарушается порядок расположения генов.

· Дупликация – удвоение (или умножение) какого-либо участка хромосомы (например, трисомия по короткому плечу 9 хромосомы приводит к появлению множественных ВПР, включая микроцефалию, задержку физического, психического и интеллектуального развития).

2. Межхромосомные аберрации – обмен фрагментами между негомологичными хромосомами. Они получили название транслокаций.

3. Изохромосомные аберрации – образование одинаковых, но зеркальных фрагментов двух разных хромосом, содержащих одни и те же наборы генов.

 

Геномные мутации

Геномные мутации характеризуются изменением числа хромосом. У человека известны полиплоидия (в том числе тетраплоидия и триплоидия) и анеуплоидия.

Полиплоидия – увеличение числа наборов хромосом кратное гаплоидному (3n, 4n, 5n и тд.). Причины: двойное оплодотворение и отсутствие первого мейотического деления. У человека полиплоидия, а также большинство анеуплоидий приводят к формированию леталей.

Анеуплоидия – изменение (уменьшение – моносомия, увеличение – трисомия) числа хромосом в диплоидном наборе, т.е. не кратное гаплоидному. Механизмы возникновения: нерасхождение хромосом и «анафазное отставание».

§ Трисомия – наличие трех гомологичных хромосом в кариотипе (например, по 21-й паре, что приводит к развитию синдрома Дауна,

по 18-й паре – синдрома Эдвардса, по 13-й паре – синдрома Патау,

трисомия Х)

Ø Трисомия по 21-й паре хромосом, или синдром Дауна встречается с частотой 1:700-800 рождений. Характеризуется уменьшенным размером черепа, плоским затылком, косым расположением глаз, отставанием в росте, искривлением мизинца, несоответствием между ростом туловища и конечностями, недоразвитием половых органов, задержкой умственного развития. Около половины больных имеют пороки сердца и крупных сосудов.

Ø Трисомия по 18-й аутосоме, или синдром Эдвардса. Для синдрома характерны резкое пренатальное недоразвитие и многочисленные пороки костной системы, в частности, лицевой части черепа. Из пороков внутренних органов часто наблюдаются дефекты межжелудочковой перегородки сердца, пороки клапанов аорты и легочной артерии, у мальчиков крипторхизм. Больные характеризуются резкой психической отсталостью, аномальной гибкостью суставов фаланг, низким расположением ушей. В зависимости от лечения дети могут выжить до года.

Ø Трисомия по 13-й аутосоме,

или синдром Патау, встречается с частотой 1:5000-1:7000 рождений. При трисомии 13 наблюдается ранняя смертность. В течение первого года жизни погибает 90٪ детей. Для синдрома характерны пороки головного мозга и лица (волчья пасть, заячья губа). Другая группа прижизненно диагностируемых пороков – полидактилия, повышенная гибкость суставов, дефекты перегородок сердца.

Аномалии половых хромосом

Аномалии половых хромосом у человека чаще всего имеют вид трисомий и моносомий. Оба типа аномалий возникают при слиянии двух видов гамет – нормальной и патологической (с лишней половой хромосомой или без нее).

ü Синдром трисомии по Х-хромосоме( 44, ХХХ). Встречается с частотой 1,4 на 1000 девочек. Типичным признаком этого синдрома является наличие двух глыбок полового хроматина в ядрах соматических клеток буккального эпителия. У большинства больных с кариотипом 44, ХХХ нормальный моральный, физический и умственный статус, не отмечается отклонений в половом развитии. У некоторых женщин с Х-трисомией описаны изменения в половой системе (вторичная анемия, дисменорея, ранняя менопауза).

ü Синдром Клайнфельтера (44, ХХУ). Встречается с частотой 2,5 на 1000 живорожденных мальчиков. Характерно наличие хроматинположительных ядер в клетках буккального эпителия. Синдром проявляется с началом полового созревания и характеризуется недоразвитием вторичных половых признаков.

Для мужчин с синдромом Клайнфельтера характерны высокий рост, длинные конечности, евнухоидизм, нарушенный сперматогенез и в результате этого бесплодие, гинекомастия, уменьшенные яички, повышенное выделение женских половых гормонов, склонность к ожирению, скудное оволосение в подмышечных впадинах и на лобке. Больные с этим синдромом очень внушаемы, вялы, апатичны, у них часто отмечается умственная отсталость.

 

ü Моносомия – наличие только одной из двух гомологичных хромосом. При моносомии по любой из аутосом нормальное развитие эмбриона невозможно. Единственная совместимая с жизнью моносомия у человека – по хромосоме Х – приводит к развитию синдрома Шерешевского-Тернера (44, ХО). Встречается с частотой 0,7 на 1000 новорожденных девочек. У больных в ядрах буккального эпителия отсутствует глыбка Х-полового хроматина. Больные с этим синдромом низкого роста, с короткой толстой шеей, с кожными складками, небольшой нижней челюстью, дискообразной формой грудной клетки. При синдроме Шерешевского-Тернера отмечается дисгенезия гонад, повышенный уровень гонадотропина в моче, первичная аменорея, бесплодие, отсутствие или недоразвитие вторичных половых признаков. В 50٪ больные умственно отсталы. Они пассивны, астеничны, склонны к психогенным реакциям и реактивным психозам.

ПАТОГЕНЕЗ

Заболевания и патологические процессы могут характеризоваться различными соотношениями местных и общих изменений в организме. Это зависит от участия в патогенезе заболеваний и патологических процессов различных уровней интеграции организма.

Различают следующие уровни интеграции организма: - организменный (интеграция на уровне организма); системный (интеграция на уровне функциональных систем); органный (интеграция на уровне органов); уровень интеграции функциональных элементов (совокупность паренхиматозных клеток, соединительнотканных элементов, микроциркуляторных кровеносных и лимфатических сосудов, нервных элементов); клеточный (интеграция на уровне клетки); субклеточный (интеграция на уровне клеточных органел); молекулярный (интеграция на уровне макромолекул).

Местные, локальные изменения преобладают при достаточной эффективности компенсаторно-приспособительных механизмов на низших уровнях интеграции. При интенсивном действии патогенного фактора и недостаточной эффективности компенсаторно-приспособительных механизмов на низших уровнях интеграции неизбежно вовлекаются высшие уровни интеграции. При этом возникают общие изменения. Общие сдвиги в организме носят патологический и компенсаторно-приспособительный характер. Составной частью патогенеза является саногенез.

Саногенез - совокупность механизмов выздоровления организма. Различают следующие основные группы механизмов выздоровления:

1. Механизмы ослабления или устранения действия патогенного фактора на организм. К ним относятся иммунологические реакции, действие ферментов, деятельность барьерных систем, механизмы удаления патогенного фактора из организма.

2. Механизмы регенерации, восстановления структуры и функции повреждения органов.

3. Механизмы компенсации нарушенных функций. В компенсации нарушенных функций принимают участие здоровые части поврежденного органа, парный орган, а также другие органы и функциональные системы. Изучение патогенеза имеет важное значение для разработки методов профилактики и лечения заболеваний и патологических процессов. Лечение, основывающееся на знаниях патогенеза, является патогенетическим лечением.

К патогенетическому лечению относятся: переливание крови, кровозаменителей после кровопотери при травматическом шоке; пересадка костного мозга при лучевой болезни; введение гормонов при гипофункции эндокринных желез и другие методы терапии. К саногенетическим механизмам 1 группы относится, в частности, инактивация этанола. В этом процессе принимают участие два фермента: алькогольдегидрогеназа и альдегиддегидрогеназа.

Алькогольдегидрогеназа (АДГ) катализирует реакцию превращения этанола в ацетальдегид. СН₃ СН₂ ОН + НАД ® СН₃ СНО + НАДН + Н⁺

Альдегиддегидрогеназа (АЛДГ) катализирует реакцию превращения ацетальдегида в ацетат. СН₃ СНО + НАД + Н₂ О ® СН₂ СООН + НАДН + Н⁺ Ацетат затем окисляется до СН₂ и Н₂ О.

 

НАСЛЕДСТВЕННЫЕ ФОРМЫ ПАТОЛОГИИ

В зависимости от характера изменения генетического аппарата различают геномные, хромосомные и генные мутации.

Геномные мутации - изменения числа хромосом. Виды геномныхмутаций: полиплоидия, анеуплоидия. Полиплоидия - увеличение числа хромосом в соматических клетках, кратное гаплоидному набору. Триплоидия - 69 хромосом, тетраплоидия - 92 хромосомы. Полиплоидия возникает вследствие нарушения деления клеток во время мейоза, при тотальном нерасхождении хромосом. Полиплоидия несовместима с жизнью организма человека. Анеуплоидия - изменение числа хромосом в соматических клетках, некратное гаплоидному набору. Причины анеуплоидии: нерасхождение отдельных хромосом, репликация отдельных хромосом. Анеуплоидия проявляется увеличением (амлификацией) или уменьшением числа отдельных хромосом в клетках. При анеуплоидии может изменяться число половых или соматических хромосом. Хромосомные мутации - выраженные структурные изменения хромосом без изменения их числа. Виды хромосомных мутаций: делеция (выпадение отдельных участков хромосомы), дупликация (удвоение отдельных участков хромосомы), инверсия (изменение последовательности генов на отрезке хромосомы на обратную), транспозиция (перенос участка хромосомы в другую часть той же хромосомы), транслокация (перенос участка одной хромосомы на другую, негомологичную ей хромосому). Изохромосома (хромосома, образующаяся после поперечного ее деления), кольцевая хромосома (хромосома, замкнувшаяся в кольцо после ее делеции).

Хромосомные мутации могут быть причиной значительных патологических изменений в организме. Серьезные изменения могут быть следствием делеции хромосом. При делеции короткого плеча Х-хромосомы имеют место признаки синдрома Шершевского-Тернера (половое недоразвитие и низкорослость), при делеции небольшого участка длинного плеча Х-хромосомы- половое недоразвитие, при делеции большей части длинного плеча Х-хромосомы-признаки синдрома Шершевского-Тернера. Делеция короткого плеча Y-хромосомы приводит к нарушению полового развития,при делеции длинного плеча Y-хромосомы, нарушается физическое развитие, имеет место низкорослость. При изохромосоме Х с утратой коротких или длинных плеч развиваются признаки синдрома Шершевского-Тернера. При изохромосоме Y с утратой длинных плеч отмечается низкорослость, при изохромосоме Y с утратой коротких плеч - половое недоразвитие. Делеция Х-хромосомы приводит к нарушениям в женском организме. Делеция Y- хромосомы - у мужчин.

     При делеции 5 хромосомы развивается синдром “кошачьего крика”. Характер нарушений при этом синдроме: микроцефалия, умственная отсталость, задержка роста, парезы верхних и нижних конечностей, нарушение развития гортани, плач, напоми-нающий кошачье мяукание. При делеции длинного плеча 18 хромосомы наблюдаются: задержка роста и умственного развития, микроцефалия, гипоплазия наружных половых органов, аномалия развития почек, атрезия наружного слухового прохода и среднего уха.

    Дупликации соматических хромосом могут быть причиной нарушения физического и умственного развития. При дупликации Y-хромосомы возможно нарушение полового развития.

  Одним из хорошо известных видов транслокации является перемещение 21 хромосомы на 15 хромосому /15/21/. Следствием указанной транслокации могут быть следующие наборы хромосом в соматических клетках по 15 и 21 парам.

    1). 15+15/ 21+21+21;       2). 15+15/ 21+21;       3). 15+15+21+21             

    4). 15+15+21.

 Четвертый вариант несовместим с жизнью, так ка к отсутствует одни 21

хромосома. При первом варианте развивается болезнь Дауна, так как имеется

трисомия по 21 паре хромосом. 2 и 3 варианты не приводят к существенным

изменениям в организме.

Генные мутации характеризуются изменениями структуры генов. Виды генныхмутаций: транзиция, трансверсия, выпадение (делеция), вставка, инверсия (перестановка), химическая модификация пуринового или пиримидинового основания, замена в молекуле ДНК тимина на урацил.

Транзиция - замена одного пуринового основания на другое или одного пиримидинового основания на другое.

Трансверсия - замена пуринового основания на пиримидиновое, или пиримидинового на пуриновое. Выпадение (делеция) - выпадение нуклеотидов. Вставка - включение дополнительных нуклеотидов. Инверсия - перестановка нуклеотидов.Следствием генных мутаций является изменение синтеза полипептидных цепей, входящих в состав различных белков: ферментов, струткурных, транспортных, рецепторных и других белков. Это приводит, прежде всего, к изменениям первичной структуры белков, отклонениям их аминокислотного состава. Изменения аминокислотного состава могут иметь локальный или распространенный характер. К локальным изменениям аминокислотного состава приводят следующие генные мутации: транзиция, трансверсия, перестановка, химическая модификация пуринового или пиримидинового основания, замена тимина на урацил.К распространенному изменению аминокислотного состава белка приводят выпадение и вставка. При этих генных мутациях происходит сдвиг рамки считывания, что влечет за собой изменение структуры многих кодонов (триплетов).Генные мутации могут быть причиной удлинения или укорочения полипептидной цепи. Удлинение полипептидной цепи имеет место при мутациях, вызывающих превращение кодонов-терминаторов (стоп-кодонов) в транслирующие кодоны, к укорочению полипептидной цепи приводят мутации, превращающие транслирующие кодоны в кодоны-терминаторы. Следствием генной мутации может быть прекращение синтеза белка или аминокислотной цепи. Это может иметь место при обширной делеции гена.

Наследственные болезни бывают доминантными и рецессивными.

Биохимический механизм рецессивных наследственных болезней - образование необычного белка, действие которого превалирует над действием нормального белка.

Биохимический механизм рецессивных наследственных болезней - прекращение синтеза белка или полипептидной цепи. Наследственные болезни характеризуются пенетрантностью и экспрессивностью. Пенетрантность - степень проявляемости наследственного заболевания у носителя соответствующего гена. Экспрессивность - степень выраженности наследственного заболевания. Пенетрантность и экспрессивность зависят от состояния генома и влияния внешней среды.

Роль наследственности в развитии мультифакторных,

 врожденных семейных и приобретенных болезней. 

   Мультифакторные болезни возникают при действии на организм патогенных экзогенных факторов при наличии наследственной предрасположенности. Наследственная предрасположенность к мультифакторным заболеваниям связана с полигенными механизмами. При этом имеет место нарушение функционирования не одного, а многих генов. Виды мультифакторных болезней: гипертоническая болезнь, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, атеросклероз. Наследственность играет роль в развитии врожденных, семейных и приобретенных болезней.

  В р о ж д е н н ы е - это те болезни, которые возникают сразу после рождения. Врожденные болезни могут быть наследственными и ненаследственными. Врожденные наследственные болезни возникают вследствие мутации половых хромосом. Врожденные ненаследственные болезни являются следствием действия патогенных факторов на организм в период его внутриутробного развития.

 С е м е й н ы е болезни - это болезни, которые чаще встречаются среди членов определенной семьи. Среди семейных болезней различают наследственные и ненаследственные. Семейные наследственные болезни встречаются чаще всего среди людей, имеющих родственные связи, в связи с тем, что эти люди имеют сходную наследственность. Более частое возникновение среди членов определенной семьи семейного ненаследственного заболевания может быть обусловлено тем, что эти люди живут в сходных условиях и чаще, чем представители других семей, подвергаются действию какого-либо патогенного фактора. Приобретенные заболевания возникают вследствие действия на организм патогенных факторов в постнатальном периоде (после рождения). Нередко их возникновение не зависит от наследственных свойств организма. Однако наследственность влияет на характер течения заболевания, его исход. Это связано с тем, что от наследственных свойств зависит эффективность адаптивных и восстановительных процессов (иммунных реакций, воспаления, регенерации и др.).  

Общая этиология.

Этиология – учение о причинах и условиях развития заболеваний и патологических процессов.

Различают общую и частную этиологию.

 

Общая этиология изучает причины и условия, играющие роль в развитии многих болезней.

Частная этиология изучает причины и условия конкретных заболеваний и патологических процессов.

Причины заболеваний – факторы, вызывающие развитие заболеваний и патологических процессов, определяющих их качественные, специфические особенности.

Условия заболеваний – факторы, которые не вызывают развитие данного заболевания, но не влияют на характер его течения, исходы.

Причины заболеваний делятся:

- эндогенные (внутренние),

- - экзогенные (внешние).

Экзогенные причины действуют из вне. К ним относятся физические, химические, биологические, психические факторы.

Эндогенные причины действуют в самом организме. К ним относятся, например, нарушение генетического аппарата, ожирение, атеросклероз, тромбоз и эболия сосудов и др. Различие между экзогенными и эндогенными причинами в значительной мере условно. Эндогенные причины очень часто являются следствием действия экзогенных факторов.

Условия также делятся на экзогенные и эндогенные.

Экзогенными условиями являются социальные условия и географическая среда, в которой живут люди. Социальные условия и географическая среда определяют действие на организм конкретных факторов. От социальных условий зависят: характер питания, условия производственной деятельности, их жилищные условия и др.

Географическая среда определяет действие таких факторов как температура окружающей среды, величина атмосферного давления, интенсивность солнечной радиации, влажность воздуха и др.

Эндогенные условия определяются конституцией организма.

Конституция – это совокупность функциональных, метаболических, морфологических свойств организма, определяющая его реагирование на раздражители. Конституция зависит от наследственного организма, а также от условий его жизни. Следовательно, эндогенные условия в немалой степени зависят от внешней среды.

Условия бывают благоприятные и неблагоприятные. Благоприятные условия затрудняют возникновение заболевания, облегчают его течение. Неблагоприятные условия способствуют возникновению заболевания, утяжеляют его течение.

Изучение причин и условий развития заболеваний имеет важное научное и практическое значение. Хорошее знание этиологии необходимо для мероприятий их профилактики и лечения.

Лечение, основанное на знании этиологии заболевания и направленное против этиологических факторов, называется этиологическим лечением.

Действие на организм пониженного барометричекого давления.

 

 

Человек подвергается действию пониженного барометрического давления при полётах в негерметических летательных аппаратах, при восхождении в горы, в специальных барокамерах. На уровне моря барометрическое давление составляет 760 мм рт. ст., на высоте 3000 м только 523 мм рт. ст, а на высоте 1500 м всего 87 мм рт. ст. Это снижение барометрического давления является причиной гипоксии на большой высоте, т. к. из-за снижения барометрического давлен7ия пропорционально снижается также и парциальное давление кислорода (оставаясь всё время приблизительно равным 21% от общего барометрического давления).

Острые эффекты гипоксии.

Некоторые острые эффекты гипоксии начинаются на высоте 3600 м, возникают сонливость, усталость, мышечная и психическая слабость, головная боль, редко тошнота, иногда эйфория. На высоте более 5400 м возникают судороги, а на высоте 7000 м у не акклиматизированных людей возникает кома. Одним из важных эффектов гипоксии является снижение умственных способностей.

При значительном снижении барометрического давления (на высоте более 9000 м) наблюдается снижение растворимости газов в жидкостях организма с возможным развитием газовой эмболии.

Приспособительные изменения, возникающие в организме в условиях барометрического давления:

Человек, находящийся на большой высоте в течение нескольких дней, недель или лет становится всё более и более приспособлен к низкому парциальному давлению кислорода (рО₂), так что он может выполнять работу или подниматься на ещё большую высоту. При этом происходит 5 важных приспособительных изменений в организме:

1) значительное увеличение легочной вентиляции;

2) увеличение диффузной способности лёгких;

3) увеличение количества эритроцитов;

4) увеличение степени васкуляризации тканей (количество капилляров);

5) увеличение способности клеток утилизировать О₂ несмотря на низкое рО₂.

Рассмотрим подробнее эти приспособительные реакции.

I. Увеличение легочной вентиляции.

В случае быстрого снижения атмосферного давления, а значит и снижения парциального давления О₂ в воздухе, возникает стимуляция периферических хеморецепторов, которая приводит к увеличению альвеолярной вентиляции максимум на 65%. Это является немедленной компенсацией в условиях атмосферного давления.

Если человек остаётся на высоте в течение нескольких дней, то легочная вентиляция постепенно увеличивается до значения превышающего нормальное приблизительно в 5 раз. Причина этого постепенного увеличения легочной вентиляции состоит в следующем.

Из-за медленного увеличения легочной вентиляции на 6% наблюдается повышенное выведение СО₂ из организма, что приводит к уменьшению рСО₂ и увеличению рН жидкостей тела. Это, в свою очередь, ингибирует дыхательный центр и поэтому препятствует стимуляции дыхательного центра через стимуляцию периферических хеморецепторов из-за низкого парциального давления О₂ а артериальной крови. Однако, в последующие 2-5 дней ингибирование дыхательного центра постепенно исчезает, позволяя дыхательному центру отвечать в полную силу на стимуляцию периферических хеморецепторов из-за названного рО₂ в артериальной крови. Поэтому легочная вентиляция увеличивается приблизительно в 5 раз по сравнению с нормой. Предполагают, что причиной постепенного уменьшения ингибирования дыхательного центра является уменьшение бикарбонатного иона (НСО^-₃) и цереброспинальной жидкости и в ткани мозга. Это снижение рН в жидкости, окружающей хемочувствительностью нейроны дыхательного центра, что вызывает увеличение его активности.

Напомним, как осуществляется химический контроль дыхания.

Избыток СО₂ или ионов водорода стимулирует сам дыхательный центр.

Кислород не оказывает прямого влияния на дыхательный центр, а действует через периферические хеморецепторы.

СО₂ обладает большой диффузной способностью, поэтому может быстро проникать в спинномозговую жидкость. Так СО₂ взаимодействует с водой, образуя ионы водорода и бикарбонатный ион.

                                            Н⁺

СО₂ + Н₂О = ---- Н₂ СО₃

 

                                           НСО ^–₃ 

Ионы водорода действуют на нейроны хемочувствительной области дыхательного центра и увеличение концентрации ионов водорода стимулирует дыхательный центр. Заметим, что изменения концентрации СО₂ оказывает очень сильный острый эффект, но очень слабый хронический эффект через несколько дней адаптации. Частично это связано с регуляцией концентрации Н⁺ и НСО ^–₃ почками.

Изменение концентрации О₂ в артериальной крови влияет на активность дыхательного центра через периферические хеморецепторы. Они находятся в каротидных тельцах (зона бифуркации общей сонной артерии) и аортальных телец (дуги аорты). Уменьшение концентрации О₂ в артериальной крови стимулирует дыхательный центр.

 

К И Н Е Т О З Ы

Китетоз – болезнь, возникающая при действии на организм более или менее продолжительных в изменяющихся ускорений.

Причинами кинетозов могут быть следующие виды ускорений:

 

1). Прямолинейное (положительное или отрицательное) ускорение, например, в скоростном лифте.

2). Центростремительное ускорение, например, ри выполнении виражей в самолёте.

3). Угловое ускорение, возникающее при неравномерном движении тела по окружности.

4). Ускорение Кориолиса, возникающее когда тело, движущееся по окружности, одновременно удаляется от центра вращения или приближается к нему.

Изменения в организме при действии ускорений возникают рефлекторно через следующие рецепторы:

1. Рецепторы вестибулярного аппарата (механорецепторы столитоного аппарата воспринимают преимущественно прямолинейное ускорение, а рецепторы полукружных каналов – угловые ускорения);

2. Проприорецепторы (связок, мышц, сухожилий) и механорецепторы кожи и внутренних органов раздражаются из-за смещения тела, изменения тонуса мышц;

3. Зрительные рецепторы раздражаются от быстрых смещений предметов перед глазами;

4. Рецепторы слизистых и серозных органов брюшной полости раздражаются при смещении внутренних органов.

Импульсы от зрительного и вестибулярного анализатора поступают в мозжечок, а попеременное раздражение разных рецепторов вестибулярного аппарата приводит к нарушению движения, асимметрии тонуса мышц, головокружению.

Раздражение рецепторов слизистых оболочек органов брюшной полости приводит к нарушению функции вегетативной нервной системы. Повышение тонуса парасимпатической нервной системы вызывает снижение АД, уменьшение частоты сердечных сокращений, тошноту, рвоту, отделение пота.

 

Кафедра патофизиологии

Методическая разработка для студентов 3 курса по патофизиологии

составлена к.м.н., доц. Беляевой Л.Е.

 

1. Краткие сведения об электрофизиологии сердца

-60 mV

-90 mV

А)

Б)

Мембранные потенциалы рабочих кардиомиоцитов и клеток проводящей системы сердца существенно различаются. На рис. 1 схематически представлены мембранные потенциалы, зарегистрированные в различных клетках сердца.

 

 

4

 

  

 

 

Рис. 1. Мембранные потенциалы, регистрируемые: А) в клетках-пейсмекерах синусового узла; Б) в рабочем кардиомиоците   желудочков

 Различают следующие фазы потенциала действия (ПД, рис. 2):

ü Фаза 0 – фаза развития ПД, во время которой происходит деполяризация мембраны. В покое поверхность мембраны кардиомиоцита заряжена отрицательно вследствие большего содержания ионов калия внутри клетки (рис. 2, А), а при возбуждении кардиомиоцита может происходить смена полярности мембраны из-за внезапного повышения проницаемости мембраны для ионов натрия (рис. 2, Б).

ü Фаза 1 – фаза ранней быстрой реполяризации. Продолжается поступление ионов натрия внутрь кардиомиоцита, а ионы калия, наоборот, выходят из клетки. Через хлорные каналы в кардиомиоциты проникают ионы хлора (рис. 2, В).

ü Фаза 2 (плато) – фаза медленной реполяризации, во время которой активируются медленные кальциевые каналы (L-типа), и ионы кальция поступают внутрь кардиомиоцитов (рис. 2, Г).

ü Фаза 3 – фаза быстрой реполяризации. Она обусловлена активацией калиевых каналов, выходом калия из клеток, закрытием кальциевых каналов и поступлением ионов хлора (рис. 2, Д). Далее ПД возвращается к исходному значению (рис. 2, Е).

ü Фаза 4 - фаза спонтанной диастолической деполяризации, возникающая из-за поступления ионов Ca²⁺ и Na⁺ по медленным каналам (рис. 1, А). В физиологических условиях она характерна только для клеток синусового узла, клеток проводящей системы предсердий, клеток AV-соединений, а также клеток волокон Гиса-Пуркинье.

Важнейшей особенностью клеток синусового узла является их способность к спонтанной диастолической деполяризации в физиологических условиях. Клетки, способные к спонтанной диастолической деполяризации, называются пейсмекерными (от англ. “pacemaker” – водитель ритма).

+ + + K+

Na+ - - -

А)

- - -

Na+ + + +

Б)

Na^+  Cl^- K^+

В)

Г)

Д)

+ + + K+

Na+ - - -

Е)

Ca^2+

K^+  Cl^-

0

1

2

3

-90 mV

+30 mV

 

                                                           

 

Рис. 2. Схема образования потенциала действия

рабочего кардиомиоцита

 

Синусовый узел является доминирующим пейсмекером. Частота генераций импульса в синусовом узле у здорового взрослого человека составляет от 60 до 100 в минуту. Спонтанная диастолическая деполяризация в клетках синусового узла связана со снижением потенциала покоя от –60 до –30 мВ в результате поступления в клетки-пейсмекеры ионов кальция и натрия по медленным каналам. Из синусового узла импульс распространяется по предсердиям и достигает атриовентрикулярного узла. По переднему межпредсердному пучку (пучку Бахмана) импульс поступает из правого предсердия в левое предсердие. Средний межузловой пучок (тракт Венкенбаха) соединяет верхний и задний края синусового узла с верхним краем атриовентрикулярного узла. Заднюю поверхность синусового узла с атриовентрикулярным узлом соединяет задний межузловой пучок (тракт Тореля).

В нижней части правого предсердия и в начале межпредсердной перегородки располагается атриовентрикулярный узел (узел Ашоффа-Тавара), в которором происходит физиологическая задержка проведения импульса. Далее импульс проходит по пучку Гиса. Пучок Г